Kunne et enkelt lægemiddel behandle de to største dødsårsager i USA:Kræft og hjerte-kar-sygdomme?
Hvad vil du gætte på er de to største mordere i verden? Baseret på mediedækning gættede du måske våbenvold, ulykker eller COVID-19. Men de to bedste dræbere er faktisk hjerte-kar-sygdomme og kræft. Disse to sygdomme tilsammen tegner sig for næsten 50 % af dødsfaldene i USA.
Hjerte-kar-sygdomme og kræft ser ud til at være ret forskellige på overfladen. Men nyopdagede paralleller mellem disse to sygdommes oprindelse og udvikling betyder, at nogle behandlinger kan være effektive mod begge.
Jeg er en biomedicinsk ingeniør, som har brugt to årtier på at studere og udvikle måder til at forbedre, hvordan stoffer bevæger sig gennem kroppen. Det viser sig, at små, konstruerede nanopartikler, der kan målrette mod specifikke immunceller, kan være en måde at behandle både kræft og hjerte-kar-sygdomme på.
Hjerte-kar-sygdomme og kræft
Åreforkalkning er den mest dødelige form for hjerte-kar-sygdom. Det skyldes betændelse og ophobning af fedt, kolesterol og andre lipider i blodkarvæggen, der danner en plak. De fleste hjerteanfald er forårsaget af plaksprængning. Kroppens forsøg på at hele såret kan danne en blodprop, der blokerer blodkarrene og resultere i et hjerteanfald.
På den anden side opstår kræft normalt fra genetiske mutationer, der får celler til at dele sig ukontrolleret. Uhæmmelig, hurtig cellevækst, der er ubehandlet, kan være ødelæggende, fordi det er svært at stoppe uden at skade sunde organer. Kræft kan starte fra og forekomme i ethvert organ i kroppen.
Selvom hjerte-kar-sygdomme og kræft ser ud til at have forskellig oprindelse og årsager, deler de mange risikofaktorer. For eksempel er fedme, rygning, kronisk stress og visse livsstilsvalg som dårlig kost forbundet med begge sygdomme. Hvorfor kan disse to sygdomme dele lignende risikofaktorer?
Mange af lighederne mellem hjerte-kar-sygdomme og kræft kan spores til betændelse. Kronisk betændelse er en primær årsag til åreforkalkning ved at beskadige cellerne i blodkarrene og gradvist forværre plaques. Ligeledes kan kronisk inflammation initiere kræft ved at øge mutationer og understøtte kræftcellernes overlevelse og sprede sig ved at øge væksten af de blodkar, der fodrer dem med næringsstoffer og undertrykke kroppens immunrespons.
Behandling af to tilstande på én gang
Forskning antyder, at terapier designet til kræft også kan hjælpe med at behandle åreforkalkning.
Et eksempel er lægemidler, der retter sig mod immunceller kaldet makrofager i tumorer og får dem til at spise kræftceller. Det viser sig, at et lignende lægemiddel kan få makrofager til at fjerne døde og døende celler i åreforkalkning, som formindsker plaques.
Et andet eksempel er antiglykolytiske terapier, der forhindrer nedbrydning af glukose. Glukose eller sukker er kroppens vigtigste energikilde. Disse lægemidler kan få syge tumorblodkar og aterosklerotiske blodkar til at se mere "normale ud", og i det væsentlige vende sygdomsprocessen i disse kar. De kan også reducere inflammation i åreforkalkning.
Selvom aktuelt markedsførte behandlinger som statiner og fibrater kan sænke lipidniveauer og blodpropper i åreforkalkning, har disse lægemidler ikke i tilstrækkelig grad behandlet risikoen for død som følge af hjerte-kar-sygdomme. For at forbedre resultaterne bruger klinikere i stigende grad flere lægemidler rettet mod forskellige mål. En spændende klasse af behandlinger er natriumglucose cotransporter-2-hæmmere, som traditionelt bruges til at behandle diabetes. Forskere har vist, at disse lægemidler både giver betydelig beskyttelse mod hjerte-kar-sygdomme og behandler kræft.
Kliniske forsøg med statiner og natriumglucose-cotransporter-2-hæmmere indikerer et tæt overlap mellem inflammation, stofskifte og hjerte-kar-sygdom, hvilket tyder på nye behandlingsmuligheder. Et eksempel er immunterapier, der "hæmmer hæmningen" af immunitet - det vil sige, at de fjerner bremserne, som tumorer sætter på immunsystemet. Denne tilgang til behandling af cancer reducerede også aterosklerotiske plaques i dyreforsøg og reducerede vaskulær inflammation i en lille undersøgelse af mennesker.
En nanomedisk trojansk hest
En nylig opdagelse viste, at nanorør - en meget lille partikel lavet af kulstof, der er over 10.000 gange tyndere end et menneskehår - kan gå ind i specifikke immunceller, rejse gennem blodbanen og trænge ind i tumorer som en trojansk hest. Disse nanorør kan bære alt, hvad forskere lægger på dem, inklusive lægemidler og billeddannende kontrastmidler.
Immuncellerne, der bærer nanorørene, kommer naturligt ind på tumorer gennem det inflammatoriske respons. Da kræft og åreforkalkning begge er inflammatoriske sygdomme, har mit forskerhold og jeg undersøgt, om immunceller med nanorør også kan tjene som transportmidler til plaques.
Nanorør kan fyldes med en terapi, der stimulerer immunceller til at "spise" plakrester og dermed reducere plakstørrelsen. Desuden reducerer begrænsning af lægemiddellevering specifikt til disse immunceller risikoen for bivirkninger uden for målet. Disse nanorør kan også bruges til at forbedre diagnosticering af hjerte-kar-sygdomme ved at fremhæve plaques.
En anden måde, hvorpå nanopartikler kan trænge ind i tumorer, er ved at presse gennem åbninger i nye blodkar, der er vokset under inflammatoriske tilstande. Dette er kendt som den forbedrede permeations- og retentionseffekt, hvor større molekyler og nanopartikler akkumuleres i væv med utætte blodkar og forbliver der i nogen tid på grund af deres størrelse. Først opdaget i kræft, anvender forskere denne effekt til at forbedre medicinafgivelsen mod hjerte-kar-sygdomme, som også kan involvere utætte blodkar.
Forbedring af lægemiddeludvikling
De molekylære veje, kræft og hjerte-kar-sygdomme, har vigtige regulatoriske implikationer. Omkostningerne ved at få medicin ind på klinikken er enorme. Muligheden for at anvende det samme lægemiddel til to forskellige patientpopulationer giver store økonomiske og risikoreducerende incitamenter. Det giver også mulighed for samtidig behandling for patienter med begge sygdomme.
Nanopartikel-baserede kræftlægemidler kom først ind i klinikken i 1995, og forskere har udviklet mange andre siden. Men der er i øjeblikket kun ét kardiovaskulært nanolægemiddel godkendt af Food and Drug Administration. Dette antyder mulighed for nye nanoterapi-tilgange til at forbedre kardiovaskulær lægemiddeleffektivitet og reducere bivirkninger.
På grund af parallellerne mellem kræft og hjerte-kar-sygdomme kan nanolægemidler til kræft være stærke lægemiddelkandidater til behandling af hjerte-kar-sygdomme og omvendt. Efterhånden som grundvidenskaben opdager andre molekylære paralleller mellem disse sygdomme, vil patienter få gavn af bedre behandlinger, der kan behandle begge dele.
Leveret af The Conversation
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel. 
Varme artikler
-
2-D elektronik tager et skridt fremad:Team laver halvledende film til atom-tykke kredsløbSkemaer og eksperimentelle billeder produceret af Oak Ridge National Laboratory viser defekter ved 60-graders korngrænser i todimensionale prøver af molybdendisulfid. Defekterne er 5- og 7-atomers dis -
Viruslignende sonder kan hjælpe med at gøre hurtige COVID-19-test mere nøjagtige, pålideligIllustration og TEM-billede af SARS-CoV-2 positiv kontrol lavet af plantevirusbaserede nanopartikler (til venstre) og bakteriofagnanopartikler (til højre). Kredit:Soo Khim Chan/ACS Nano Nanoingeni -
Nanometriske sommerfuglvinger skabtDette er en sektion af en sommerfuglvinge under et mikroskop. Kredit:Pennsylvania State University/ SINC. Et team af forskere fra State University of Pennsylvania (USA) og Universidad Autónoma de -
Forskere udvikler biologiske kredsløbskomponenter, ny mikroskopteknik til måling af demGengivelse af proteinsamlinger under et atomkraftmikroskop. Kredit:Genoptrykt med tilladelse fra Direct Probe of Molecular Polarization in De Novo Protein-Electrode Interfaces, Kendra Kathan-Galipeau,
- Lektioner fra adskilte skoler kan hjælpe med at gøre dagens klasseværelser mere rummelige
- Racediskrimination på realkreditmarkedet har været vedvarende i de sidste fire årtier
- Mere end intelligens er nødvendig for succes i livet
- 250 år efter at Washington drænede det, fødende suger en sump
- Hvad er fremtiden for arbejde hjemmefra?
- Hvorfor køber folk brød og mælk, før en storm rammer?